如何設(shè)計一個選通脈沖串又不會截短脈沖的電路

　　要想從一個連續(xù)的時鐘源選通一個完整的時鐘脈沖序列而又不改變脈沖的持續(xù)時間和數(shù)量，不是一件容易的事情。在大多數(shù)情況下，簡單的與門會有問題，見圖1。

　　只要異步選通信號E是高電平，時鐘脈沖就會通過與門。哪怕丟失或失真一個脈沖都會很關(guān)鍵，那么簡單的與門就不合適了—由于時鐘和E之間缺少同步，脈沖串中的第一個和最后一個脈沖經(jīng)常會失真(比正常脈沖短)。

　　圖1：兩種選通脈沖串的方法，一種是使用選通信號E和與門(Y輸出)，一種是量化器(藍色)。

　　本設(shè)計實例展示了一種用于綜合異步選通電路的數(shù)學(xué)方法，這種電路可以在不改變脈沖寬度的條件下，從時鐘信號中選通一個精確的脈沖串。這種電路被稱為量化器。

　　根據(jù)量化器的工作原理做一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換表(圖2)。

　　圖2：異步有限狀態(tài)機(FSM)轉(zhuǎn)換主表，其中1，2，3，4，5，6，7帶圈的數(shù)字是穩(wěn)定FSM狀態(tài)號(G是時鐘輸入)。

　　圖3：根據(jù)Mealy(左)和Moore(右)狀態(tài)機做出的最終表格對。

　　借助圖2并根據(jù)Mealy和Moore狀態(tài)機可以做出最終的表格對(圖3)。圖中：

　　MC1：2-5-6-7和MC2：1-3-4是最大兼容集(根據(jù)Mealy狀態(tài)機);

　　MC1：5-7、MC2：1-2-6和MC3：1-3-4是最大兼容集(根據(jù)Moore狀態(tài)機)。

　　從圖3可以看到，Moore狀態(tài)機的總覆蓋率要求更大數(shù)量的最大兼容子集，也就是更糟糕。另一方面，第一個狀態(tài)可以是MC2集和MC3集的一個部分，它代表了用于額外電路優(yōu)化的機會。但無需進一步考慮這個問題。

　　現(xiàn)在就很容易畫出壓縮的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，并為Z編碼的內(nèi)存單元和輸出選通信號Y畫出卡諾-維奇圖(圖4)。

　　圖4：卡諾-維奇圖

　　根據(jù)卡諾-維奇圖，為綜合出來的電路寫下邏輯公式：

　　從這個公式可以看出，其中針對z+的最小項[E●z]不是多余的。它在最小項[G●E]和[G●z]之間扮演著反競爭橋的重要角色，可以消除G的所有邊沿處的連續(xù)競爭。

　　式中：E=異步選通信號的反向輸入;

　　G=時鐘;

　　Y=量化器輸出。

　　還可以增加一些額外的功能，比如FLAG.當(dāng)FLAG是低電平時，脈沖串中的第一個脈沖不會被剪切掉，而是合并進脈沖串并且不會影響其寬度。當(dāng)FLAG是高電平時，第一個脈沖被切掉，并排除在脈沖串以外。FLAG狀態(tài)應(yīng)保持不變直到下一個選通脈沖，因此設(shè)備有足夠的時間來讀取它，并用于進一步處理。